Лако-красочные материалы — производство

Критическое поверхностное натяжение смачивания для полиэтилентерефталата (ПЭТ) составляет около 43 мН/м, что является сравнительно высоким значением для полимерных материалов. Несмотря на то что многие органические жидкости смачивают ПЭТ, подготовка поверхности из ПЭТ обработкой коронным разрядом необходима, когда используют водные растворы, и иногда необходима для повы­шения адгезии других наносимых на его поверхность материалов. Оуэнс [12] ис­следовал аутогезню ПЭТ в зависимости от степени обработки коронным разрядом и установил, что увеличение интенсивности обработки приводит к снижению тем­пературы, при которой может происходить самослнианис ПЭТ. Кроме того, Оуэнс обнаружил, что. как и в описанном ранее случае для ПЭ, жидкости, имеющие водо­родные связи, обычно могут приводить к разрушению этого аутогезионного соеди­нения. Другим интересным выводом, к которому пришел Оуэнс, являлось то, что тепловая обработка полиэтилентсрефталатиой пленки после обработки коронным разрядом (но до начала процесса склеивания) приводит к потере материалом спо­собности к аутогезии, что сопровождалось уменьшением полярной составляющей критического поверхностного натяжения смачивания. Оуэнс пришел к заключению, что полярные группы, образованные на поверхности ПЭТ в результате обработки коронным разрядом, обладают подвижностью и могут проникать в объем ПЭТ при нагреве. Среди специалистов, занимающихся вопросами обработки полимеров ко­ронным разрядом, существует общее мнение, что через какой-то период времени обработанный ПЭТ теряет приобретенные в процессе обработки свойства даже при комнатной температуре. Это заключение также приводит к важному выводу: несмо­тря на то что поверхности полимеров кажутся стабильными и несколько инертны­ми, молекулы на ней находятся в движении. Эта подвижность может быть вызвана такими безобидными операциями, как протирка полярными жидкостями.

Оуэнс выполнил серию экспериментов, которые показывают трудность выделе­ния продуктов, образовавшихся в результате поверхностной обработки. Он подверг очистке и экстрагированию несколько тысяч кг обработанного коронным разря­дом ПЭТ для того, чтобы получить достаточное количество материала для анали­за. Используя метол тонкослойной хроматографии, он установил, что в продуктах, удаленных с поверхности, содержались прогнозируемые компоненты ПЭТ в виде терефталевой кислоты и ее эфиров с этиленгликолем. Они также содержали ряд фе­нольных модификаций молекулы терефталевой кислоты, в частности, мета — и пара — окенбензойнон кислоты. Оуэнс также выполнил экспериментальное исследование с химическими продуктами обработки коронным разрядом, аналогичное описанному ранее для полиэтилена, и определил долю химической составляющей, определяю­щей эффект аутогезии. Механизм аутогезии в случае ПЭТ. предложенный Оуэн­сом. представлен на рис. 7.5. из которого видно, что водо|юдная связь образуется между фенольной группой на одной поверхности и карбонилом эфира ка]>6оновой

Механизм аутогезии, предложенный Оуэнсом для обработанного коронным раз­рядом ПЭТ, предполагающий образование водородной связи между фенольной и карбонилміой группами

кислоты на другой поверхности. Оуэнс показал, что фенолы действительно имеют энольную природу.

Бриггс с сотрудниками (13J проанализировали работу Оуэнса, используя метод XPS, и смогли показать, что химия поверхности обработанного коронным разрядом ПЭТ находится в соответствии с полученными Оуэнсом результатами, показавши­ми, что характерные свойства поверхности в ls-области углерода и Is-области кне — ло(Юда повышаются мри увеличении интенсивности обработки коронным разрядом. Эти свойства могут быть объяснены появлением «((смольных групп на поверхности — полимера. Бриггс и др. методом оценки краевого угла смачивания исследовали также изменение составляющих поверхностной энергии ПЭТ и обнаружили существенное увеличение полярной составляющей после обработки ко|юнным разрядом. Однако величина этой полярной составляющей уменьшается, если обработанную коронным разрядом поверхность ПЭТ промыть водой или выдержать в естественных условиях и затем иовюрно проанализировать. Эти данные свидетельствуют о том. что обрабо­танная поверхность ПЭТ является нестабильной, и группы, находящиеся на поверх­ности. имеют меньшую молекулярную массу, чем в объеме полимера, поскольку они могут быть легко удалены с помощью полярных жидкостей. Это показывает, что об — рабоїка коронным разрядом может приводить к образованию низкомолекулярного оксидирован ного материала (LMWOM) на поверхности ПЭТ.